Shear Wave Dispersion Imaging for the Characterization of Focal Liver Lesions – A Pilot study

Abstract

Purpose Shear wave dispersion imaging is a novel ultrasound-based technique, which analyzes the speed of different shear wave components depending on their frequency. The dispersion of shear wave speed correlates with the viscosity of the liver parenchyma. The aim of this prospective study was to evaluate the use of shear wave dispersion imaging in focal liver lesions in the non-cirrhotic liver.

Methods Patients with unclear focal liver lesions in B-mode ultrasound were prospectively assigned to shear wave dispersion imaging (m/s/kHz). Measurements were conducted within the lesion and in the liver parenchyma of the right liver lobe using an intercostal window. Histology and contrast-enhanced ultrasound served as the reference for the characterization of the lesions.

Results Out of 46 patients included in this study, 24 had liver metastases and 22 had benign liver lesions. Benign lesions consisted mostly of hemangiomas (n=12) and focal nodular hyperplasia (n=8). Malignant lesions showed significantly lower shear wave dispersion (13.0±2.45 m/s/kHz) compared to benign tumors (15.2±2.74 m/s/kHz, p<0.01). In further subgroup analysis, the difference was significant for hemangiomas (15.32±2.42 m/s/kHz, p=0.04) but not for FNHs (14.98±3.36 m/s/kHz, p=0.38). The dispersion of reference liver parenchyma did not differ significantly between the groups (p=0.54).

Conclusion The quantification of viscosity by shear wave dispersion is a new parameter for the characterization of focal liver lesions with higher dispersion values in hemangiomas and lower dispersion values in metastases. However, it cannot differentiate reliably between benign and malignant lesions.

Zusammenfassung

Hintergrund Die Scherwellendispersion ist ein neues ultraschallbasiertes Verfahren, welches die Geschwindigkeit verschiedener Scherwellenanteile in Abhängigkeit ihrer Frequenz misst. Diese Dispersion der Scherwellen korreliert mit der Viskosität des Leberparenchyms. Ziel dieser prospektiven Studie war es, die Anwendung von Scherwellendispersion in fokalen Leberläsionen in der nichtzirrhotischen Leber zu untersuchen.

Methoden Patienten mit fokalen Leberläsionen wurden prospektiv mit Scherwellendispersion (m/s/kHz) untersucht. Die Messungen wurden in der Läsion und im Parenchym des rechten Leberlappens mit interkostalem Zugang durchgeführt. Die Einordnung der Leberläsionen erfolgte mittels Kontrastmittelsonografie oder Histologie.

Ergebnisse Von insgesamt 46 eingeschlossenen Patienten hatten 24 Lebermetastasen und 22 gutartige Läsionen. Benigne Veränderungen waren vor allem Hämangiome (n=12) und fokale noduläre Hyperplasien (n=8). Metastasen zeigten eine signifikant niedrigere Dispersion (13,0±2,45m/s/kHz) als gutartige Leberläsionen (15,2±2,74m/s/kHz; p<0,01). In der Subgruppenanalyse war nur der Unterschied zu Hämangiomen signifikant (15,32±2,42m/s/kHz; p=0,04), nicht aber zu FNH (14,98±3,36m/s/kHz; p=0,38). Die Messwerte des Leberparenchyms zwischen den einzelnen Gruppen waren nicht signifikant unterschiedlich (p=0,54).

Schlussfolgerung Die Bestimmung der Viskosität mit Scherwellendispersion ist ein neuer Parameter zur Charakterisierung fokaler Leberläsionen mit höheren Werten in Hämangiomen und niedrigeren Werten in Metastasen. Er ermöglicht jedoch keine zuverlässige Unterscheidung zwischen benignen und malignen Läsionen.

Keywords

ultrasound - shear wave dispersion - shear wave elastography - focal liver lesion

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